利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法研究

发布时间：2017-12-12 02:33

  本文关键词：利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法研究

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【摘要】：当前,我国正处于现代化建设的高速发展阶段,对于大型的工程建设,如高速公路、铁路、水电水利设施、矿山等,在它们的工程建设和运营阶段,会有很多的边坡工程形成,一旦这些边坡发生危险,将对人民生命和财产的安全造成巨大的威胁。三维激光扫描技术具有主动式、非接触测量,空间分辨率高,测量速度快等特点,在边坡的形变监测中具有巨大的应用前景,因此本文主要对利用三维激光扫描技术的边坡形变监测方法进行研究。本文首先对边坡监测过程中的点云处理方法和流程进行了介绍,包括点云的拼接、滤波、简化、生成DEM等。由于在利用三维激光扫描技术进行边坡的形变监测过程中,会受到误差的影响,于是本文引入误差改正的思想,并对误差改正的方法进行研究。针对系统误差的改正,本文采用了利用ICP迭代的系统误差改正方法和利用平面特征的改正方法,并对平面特征改正法进行了改进:解算旋转参数时,采用将所有平面一次代入的方式,在平移改正时,利用平面交点的平移改正方式,避免了平面不正交带来的影响。针对在偶然误差的削弱过程中,由于边坡点云的不规则特点,不能对点云进行整体的拟合的问题,本文利用高分辨率点云的邻域信息对偶然误差进行削弱,采用了求取重心的方法和分块拟合的方法。在误差改正的过程中,由于需要进行平面拟合和邻域查找,本文采用了RANSAC的平面拟合方法和利用kd-tree的邻近点查找。针对本文的方法,采用Riegl LMS-Z620扫描的隧道口山体点云进行了模拟形变提取实验,分别模拟了5cm、3cm和2cm形变,经过系统误差改正和偶然误差削弱之后进行形变提取,结果得到了明显的改善,证明了该技术在边坡监测中的有效性。同时,又对铁路边坡进行了真实的形变监测实验,对利用三维激光扫描技术进行边坡监测进行了实践。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU196.1;P225.2

【参考文献】

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本文编号：1280856